专利名称：一种矿用可充电式通信器的制作方法
技术领域：
矿用无线传感网络设备领域，特别是矿用便携式通信器设备领域。
背景技术：
无线传感网络(Wireless Sensor Networks, WSN)综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理等技术。随着微机电系统(MicroElectromechanical System, MEMS)和片上系统(System On Chip, SoC)的发展，无线传感网络正快速应用到国民经济的各个领域。无线传感网络在过去的十多年在学术界研究很深入。近年来，随着各种标准机构的推广和政府部门的支持，工业方面的应用正在如火如荼的展开。目前，无线传感器网络研 究主要包括两个方面I、能量和带宽节约的基础上，突出低能耗、快速部署、可自组织和自恢复等特性，实现环境数据(如温度、湿度、光强、瓦斯浓度等等)的无线采集、处理与传输；2、在适当放宽能量限制和提高带宽基础上，加强MAC层的协作，提高实时通信性能，研究信息量丰富的图像、音频、视频等媒体通信，以期待支持实时语音或者低速率视频流传输。实际上，这个方向成为一种新的无线传感网络方向，比如语音无线传感器网络(Voice over Wireless Sensor Network, VoWSN),保持了传感器网络配置灵活、可扩展性强的特点，同时还具有信息量大、处理任务复杂等显著特点。无线传感网络是由很多节点通过无线射频方式彼此通信的网络结构。每个节点一般由传感单元、处理单元、以及通信单元组成。有些节点另外具有控制外部机械系统或电气系统的控制单元。传感单元主要的任务是通过特定的模式，监测需要的数据。通信单元是通过射频模块，建立各个节点间统一信道并相互通信。处理单元是微处理芯片或芯片组，负责数据处理，同时也协调各个功能单元统一工作。通过对无线传感网络的网络层和MAC层的改进，突出通信功能，形成功能强大而又低功耗网络，基于此种无线传感网络的通信器，可以实现通信器间，通信器和中心通信服务器间的信息收发，实现各种实时通信，比如语音呼叫、短信通信等。此时，通信器可以是无线传感网络的一个移动节点。由于网络自恢复特性，无线传感网络可以实现有线网络和普通无线网络不能实现的功能，比如使用有线监控系统，在事故发生的时候，需要较多的设备重新建立与受影响区域的通信，且很可能无法成功；而使用无线传感器网络来实现实时通信，就可以在判断有通信中断的区域，简单增加一个无线信标节点，就可以方便的实现与中断区域的联系。同时，无线传感网络也可以和电信网络、局域网、无线以太网等结合，这样基于无线传感器网络的通信器就可以发挥更大的作用。
发明内容本发明提供一种矿用可充电式通信器，手持移动式设计，采用电池供电。电池为可充电电池,如锂电池或者可充电的碱性电池。所述通信器电池供电采用本安防爆设计，其充电触点在通常情况下和内部电路没有电气连接，只有在本通信器放入专用充电箱后才接通内部电路，实现电池充电。其中一种可能的实现方案是充电接口通信器的充电触点串接一个常开干簧管，在专用充电箱中放置磁铁，当本通信器置入充电箱后，干簧管闭合，开始充电。本发明使用低功耗设计，耗电低。根据一定的算法保证系统在有效通信的情况下尽可能的进入睡眠状态。本通信器具备无线传感网络通信接口，可以通过该接口发送和接收信息，能够自动加入到无线传感网络系统中，实现通信联络的功能。本通信器在无线传感网络基站网中通信时，其无线收发单元采用数字式调制与编码，频段采用不需申请执照的ISM频段。其无线通信接口的底层协议采用IEEE802. 15. 4、蓝牙或者IEEE802. 11。其无线发送和接收模块以及通信处理单元被集成到一个单芯片中。 本通信器可以基于一种独特的无线传感网络系统。此无线传感网络系统具备可快速部署、可自组织、自恢复和高容错性的特点；同时，可以将传感器网络系统的物理层和MAC层协议适当调整，或将无线传感网络和无线以太网等结合，适当放宽能量限制和提高带宽，提高实时通信性能，实现信息量丰富的图像、音频、视频等媒体通信。本通信器具备人机输入模块、人机显示模块及其匹配电路。通过人机输入模块输入或者选择信息内容；通过人机显示模块显示信息内容。本通信器的人机接口包含输入模块和输出模块。输入模块的一种实现方式是按键，操作人员通过按键进行菜单操作或者信息输入。输入模块也可以使用触摸屏、语音话筒或视频镜头等其它输入方式。输出模块的一种实现方式是液晶显示模块，接收到的信息、本地储存的信息、以及菜单等内容可以在显示模块中显示出来，供操作人员查看。输出模块可以是LED屏、语音等输出方法。本通信器具备内部预先定制通信消息的功能。操作人员可以快速选择预定信息进行发送而不需要手工输入消息内容。特别是在煤矿矿井中，特定的通信需求被定制到了通信器中，操作人员可以选择这些通信信息发往监控中心。为了提高网络吞吐能力，这些特定的信息被编号，在实际传输过程中一律收发编号而不是实际的信息内容。本实用新型提供一种矿用可充电式通信器，由可充电电池为其供电；该矿用可充电式通信器还包括协调处理通信器整体运行的处理芯片组，该处理芯片组连接输入模块、输出模块、无线传感网络通信接口模块；该处理芯片组通过输入模块输入或选择输入信息内容，通过输出模块展示信息内容，通过无线传感网络通信接口模块实现信息的发送和接收功能；该矿用可充电式通信器采用矿用防爆设计。优选的，所述可充电电池通过充电保护电路连接完全电隔离接口 ；完全电隔离接口设置有充电触点，该充电触点在通常情况下和内部电路没有电气连接，只有在该矿用可充电式通信器放入充电箱后才接通该充电触点，从而接通内部电路，实现电池充电通信器的充电触点在通常情况下和内部电路没有电气连接，只有在通信器放入充电箱后才接通内部电路，实现电池充电。优选的，通信器的充电触点串接一个常开干簧管，在专用充电箱中放置磁铁，当本通信器置入充电箱后，干簧管闭合，开始充电。优选的，通信器的可充电电池为本质安全锂电池。优选的，其无线传感网络通信接口具有无线收发单元，该无线收发单元采用数字式调制与编码，频段采用不需申请执照的ISM频段。优选的，其无线发送和接收模块以及通信处理单元被集成到一个单芯片中。优选的，其包含有LED指示灯，可以显示通信状态、设备状态。本通信器采用矿用防爆设计，首先是通讯器整体启动和运行功耗低，符合本安功耗要求；同时，核心芯片的配套电路设计符合本安设计，包括PCB爬电距离、电气间隙设计等。因为设备的防爆形式为本质安全防爆，所以发明可以应用于矿山、石油、化工等各种危险区域，特别是煤矿井下。可选的，所述通信器可以具备语音通信接口和相关电路，实现语音通信功能。本通信器可以连接中心站点或已知系统中的其他通信器节点，拨叫连接对应节点，实现单向或双向语音通信。本通信器可以录制语音信息，实现语音发送。可选的，所述通信器可能具备视频接口，将现场的超高压缩的视频信息实时发送给中心站点或其他通信节点，实现视频通信。通信器可以录制视频信息，并以视频短信的方式发送对应节点或中心站点。可选的，所述通信器包含有LED指示灯，可以显示通信状态、设备状态等。操作人员可以通过指示灯迅速做出响应。可选的，所述通信器可周期性的发送自身身份信息到无线传感网络中，实现在无线传感网络中的定位功能。这样，通信器作为一种标签卡，成为矿井下人员定位的一种手段。可选的，所述通信器在无线传感网络网络中通信时，可以启动和停止通信器定位功能。当停止定位功能后，通信器不发送定位信息，无线传感器系统不能对通信器进行定位；当启动定位功能，通信器发送定位信息，通过无线传感网络系统，可以实现通信器的定位。同时，无论启动或不启动定位功能，都不影响通信器通信。本通信器在无线传感网络中，可以作为一种特定的紧急搜救设备使用。当搜救模式启动后，通信器可以自动搜索到周围的有源电子标签节点。有源电子标签节点也是无线传感网络的节点，携带配备人员或物品的信息。通信器的搜救功能可以获取标签信息，从而判断出通信器周围的重要人员和物品。与现有技术相比，具备充电保护功能，防止外部充电接插点任何形式的连接短路。而且，将无线传感网络模块绑定到通讯器上，通过预制短信模式实现通讯器间，以及通讯器和中心节点的快速通讯。同时，通讯器具备良好的扩展功能，适应无线传感网络的改进。
图I 一种无线通信器的系统框架图。
具体实施方式
下面就通过一个实际例子来描述本发明中的通信器的具体实施方式
。一种可充电式通信器如图I所示，其系统包含通信器100和充电箱200。其中，通信器100的完全电隔离接口 110的充电触点在通常情况下和内部电路没有电气连接，只有在通信器100放入充电箱200后才接通内部电路，实现电池充电。具体的实现方法是在通信器完全电隔离接口110的充电触点串接一个常开干簧管，在专用充电箱200中放置磁铁，当通信器100置入充电箱后，电隔离接口 110的干簧管闭合，通信器100的可充电电池130才开始充电。另外，充电保护电路120避免电池过充。处理芯片组单元140可以是单一 SOC芯片，也可以是组合芯片。处理芯片组140协调处理通信器100的整体运行，包括通过输入模块150输入或选择输入信息内容；通过输出模块170展示信息内容；通过无线传感网络通信接口模块160，实现信息的发送和接收功倉泛。无线传感网络的接口是IEEE 802. 15. 4。附图中的处理芯片组140选用德州仪器公司生产的CC2430芯片，该芯片提供了无线射频接口以及总线收发接口，实现无线传感网络接口 160的功能。 本通信器外壳采用满足防爆要求的阻燃防静电望料，满足本质安全电路的矿用防爆要求。根据煤矿用短信通信的要求，系统定制了一定数量的通信信息，预储存在通信器和网络中的其它通信节点中。在实际通信过程中，这些预定义信息可以被操作人员快速选择并发送。
权利要求1.一种矿用可充电式通信器，其特征在于，由可充电电池为其供电；该矿用可充电式通信器还包括 协调处理通信器整体运行的处理芯片组，该处理芯片组连接输入模块、输出模块、无线传感网络通信接口模块；该处理芯片组通过输入模块输入或选择输入信息内容，通过输出模块展示信息内容，通过无线传感网络通信接口模块实现信息的发送和接收功能； 该矿用可充电式通信器采用矿用防爆设计。
2.根据权利要求I所述的矿用可充电式通信器，其特征在于，所述可充电电池通过充电保护电路连接完全电隔离接口 ；完全电隔离接口设置有充电触点，该充电触点在通常情况下和内部电路没有电气连接，只有在该矿用可充电式通信器放入充电箱后才接通该充电触点,从而接通内部电路,实现电池充电。
3.根据权利要求2所述的矿用可充电式通信器，其特征在于通信器的充电触点串接一个常开干簧管，在专用充电箱中放置磁铁，当本通信器置入充电箱后，干簧管闭合，开始充电。
4.根据权利要求I所述的矿用可充电式通信器，其特征在于通信器的可充电电池为本质安全锂电池。
5.根据权利要求I所述的矿用可充电式通信器，其特征在于其无线传感网络通信接口具有无线收发单元，该无线收发单元采用数字式调制与编码。
6.根据权利要求I所述的矿用可充电式通信器，其特征在于，其无线发送和接收模块以及通信处理单元被集成到一个单芯片中。
7.根据权利要求I所述的矿用可充电式通信器，其特征在于其包含有LED指示灯，可以显示通信状态、设备状态。
专利摘要本实用新型提供一种矿用可充电式通信器，由可充电电池为其供电；该矿用可充电式通信器还包括协调处理通信器整体运行的处理芯片组，该处理芯片组连接输入模块、输出模块、无线传感网络通信接口模块；处理芯片组通过输入模块输入或选择输入信息内容，通过输出模块展示信息内容，通过无线传感网络通信接口模块实现信息发送和接收功能；该通信器采用矿用防爆设计。本实用新型的优选实施方式中，通信器具备完全电隔离接口，只有在专用充电箱中才接通内部电路，给电池充电，实现了充电接口的完全电隔离。通讯器采用低功耗、本安设计，满足防爆要求。与现有技术相比，本实用新型具备充电保护功能，可防止外部充电接插点任何形式的连接短路。
文档编号H04W52/02GK202634705SQ20112055354
公开日2012年12月26日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者马永 申请人:马永